5G落實(shí)萬物聯(lián)網(wǎng)愿景,兼具高容量/高速率/低延遲特性
5G前景佳,晶片商瞄準(zhǔn)此波商機(jī),已分別針對(duì)LTE演進(jìn)技術(shù)、5G新技術(shù)/新頻段投入開發(fā),希望能奪得下一代行動(dòng)通訊先機(jī),并于穿戴式裝置、工業(yè)自動(dòng)化等新興物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中占得一席之地。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201602/286881.htm2015 年,5G技術(shù)的全球發(fā)展正式進(jìn)入研發(fā)、全面標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵時(shí)期,國際電信聯(lián)盟(ITU)已完成第五代行動(dòng)通訊愿景規(guī)畫,包含命名、整體目標(biāo)及時(shí)程等內(nèi)容,并于2015年啟動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)化前的相關(guān)研究。
針對(duì)5G能否為世界帶來變革性的創(chuàng)新發(fā)展,美國高通公司(Qualcomm Incorporated)工程副總裁Durga Malladi表示,高通自2006年起開始對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行前瞻性研發(fā),并與業(yè)界合作推動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)及參與重要的5G演示和測試。
Malladi補(bǔ)充,高通對(duì)5G的展望不僅止于提供更快的流量速率,更期望打造功能強(qiáng)大的統(tǒng)一平臺(tái),以連結(jié)新的產(chǎn)業(yè)及設(shè)備,進(jìn)而催生創(chuàng)新的服務(wù)及用戶體驗(yàn);這是一種具有規(guī)模彈性及適應(yīng)性控制的新型態(tài)網(wǎng)路,支持多元廣泛的應(yīng)用和需求。
比起前幾代網(wǎng)路,5G將發(fā)揮更大、更關(guān)鍵的功用,即是創(chuàng)建萬物連接架構(gòu)。
具低延遲特性 5G引領(lǐng)工業(yè)進(jìn)化
長 期以來,科技業(yè)不斷提出對(duì)產(chǎn)業(yè)未來動(dòng)向的預(yù)測。關(guān)于5G發(fā)展趨勢(shì),由于未來5G用戶將更加廣泛,以“用戶數(shù)”為預(yù)測基準(zhǔn),或許已無法符合時(shí)宜,包括家庭、 汽車、機(jī)器人、無人機(jī)、機(jī)床、畜牧生產(chǎn)線、農(nóng)業(yè)、高速鐵路和城市等,幾乎日常生活中的一切都將聯(lián)網(wǎng)化。更有專家表示,2030年行動(dòng)網(wǎng)路將實(shí)現(xiàn)各產(chǎn)業(yè)智慧 化,并取代傳統(tǒng)的機(jī)械及機(jī)電整合產(chǎn)品。
產(chǎn)業(yè)分析公司的數(shù)據(jù)亦顯示,2020年搭載網(wǎng)路的終端裝置數(shù)量將達(dá)到兩百五十億至五百億部,而5G將有可能顛覆一般民眾對(duì)工業(yè)既有的看法,未來的工業(yè)或制造業(yè)將以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、感測器、軟體、機(jī)動(dòng)性及云端計(jì)算為主要驅(qū)動(dòng)力。
回 顧萬物聯(lián)網(wǎng)或物聯(lián)網(wǎng)概念的發(fā)展歷程,較普遍的看法是美國國家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation, NSF)于2006年提出的“資訊物理系統(tǒng)”(Cyber-Physical Systems)是較早期的物聯(lián)網(wǎng)概念之一,后來成為美國國家科學(xué)基金會(huì)核心研究主題,并提出該系統(tǒng)需要全新架構(gòu)支撐的論述。
高通工 程副總裁Durga Malladi指出,5G將引領(lǐng)科技業(yè)創(chuàng)立新的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),從人與人之間的通訊拓展至幾乎隨時(shí)隨地都能連接萬物、從最大值的數(shù)據(jù)服務(wù)拓展至穩(wěn)定控制的新型 服務(wù)、從“終端即端點(diǎn)”概念發(fā)展到全新的智慧連接和互動(dòng)模式,并從各種不同網(wǎng)路共存發(fā)展到進(jìn)入、頻譜類型和服務(wù)的融合。
Malladi表示,未來5G網(wǎng)路將會(huì)為運(yùn)算、儲(chǔ)存、網(wǎng)路資源及連接提供一體化的分散式平臺(tái),主要優(yōu)勢(shì)為提供更短、甚至是毫秒級(jí)的延遲時(shí)間,以及更低的成本與更高的能效,自動(dòng)駕駛汽車、遠(yuǎn)程醫(yī)療等應(yīng)用都將受益。
此外,5G技術(shù)不僅能夠提供豐富的行動(dòng)體驗(yàn),如超高畫質(zhì)視訊會(huì)議和虛擬實(shí)境直播,還能推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧家庭及穿戴設(shè)備的發(fā)展和普及化。
整體來說,以4G長程演進(jìn)計(jì)畫(LTE)所啟動(dòng)的變化為基礎(chǔ),5G將滿足日益增加的連接需求,該技術(shù)將連接全新產(chǎn)業(yè)及終端裝置,支持創(chuàng)新的服務(wù)及用戶體驗(yàn),并藉由高效能低成本的通訊優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地連接萬物。
波束成形/波束追蹤 有助改善高頻訊號(hào)衰減
5G技術(shù)引領(lǐng)未來萬物連接是無庸置疑的趨勢(shì),但需要哪些技術(shù)突破,才能滿足5G愿景中多元化的應(yīng)用模式呢?
舉 例來說,日前高通宣布與業(yè)界合作開發(fā)多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),以推動(dòng)功能更多的統(tǒng)一5G平臺(tái)建立。高通最新技術(shù)涵蓋以下內(nèi)容:設(shè)計(jì)基于優(yōu)化正交分頻多工(OFDM) 波形統(tǒng)一空中介面,以及具有靈活框架的多重存取,可從低頻頻段擴(kuò)展至毫米波(mmWave)、從都會(huì)型基地臺(tái)(Metrocell)部署擴(kuò)展至本地?zé)狳c(diǎn), 并從開發(fā)之初便支援授權(quán)、非授權(quán)和共享授權(quán)頻段。
高通5G多連接技術(shù)可支持跨5G、4G LTE和Wi-Fi技術(shù)的同步連接和聚合,其多重存取的5G核心網(wǎng)路能確保行動(dòng)通訊業(yè)者在未來可受益于前期資源投資(圖1);該公司重新定義一個(gè)網(wǎng)路架 構(gòu),使5G網(wǎng)路業(yè)者與OTT(Over-the-Top)服務(wù)供應(yīng)商能快速地打造客制化服務(wù),滿足多元的5G應(yīng)用,完成從低成本熱點(diǎn)到廣域行動(dòng)分布拓展。
圖1 高通宣布將建立功能更多的統(tǒng)一5G平臺(tái)。
此 外,高通也成功展示5G毫米波設(shè)計(jì)。毫米波頻段(如28GHz)不但具能支持每秒數(shù)千兆位元率數(shù)據(jù)傳輸速率的頻寬,還提供利用極密的空間復(fù)用度以增加容量 的機(jī)會(huì)。毫米波頻率目前已被陸續(xù)應(yīng)用,如通過在60GHz頻譜運(yùn)行的802.11ad Wi-Fi進(jìn)行室內(nèi)高解析度影像傳輸;然而,以往因傳輸損耗較高,且易受建筑物、人、植物,甚至是雨滴的阻礙影響,這些較高頻率范圍對(duì)室內(nèi)/外移動(dòng)頻寬應(yīng) 用而言,仍然不夠穩(wěn)定強(qiáng)大。
覆蓋率不足、缺乏行動(dòng)性支援(尤其是視距外)等問題,是毫米波在移動(dòng)寬頻應(yīng)用上的阻礙。
行動(dòng)通訊晶片商為了解決上述問題,也紛紛投入研發(fā)。譬如高通工程師們于2015年底于美國圣地牙哥總部,展示以28GHz頻段運(yùn)行的分時(shí)多工(TDD)同步系統(tǒng),現(xiàn)場演示智慧波束成形和波束追蹤技術(shù)(圖2)。
圖2 2015年高通在美國圣地牙哥進(jìn)行28GHz 5G系統(tǒng)展示。
透 過此技術(shù),即便設(shè)備被移動(dòng)、射頻訊號(hào)通道條件發(fā)生變化,也能得到相對(duì)穩(wěn)定的訊噪比(SNR)。演示圖形用戶介面(GUI)清楚展示系統(tǒng)隨著環(huán)境改變?cè)诓ㄊ?類型(上傳和下載)之間的切換。在其他測試中,系統(tǒng)測量的視距(LOS)覆蓋約為350公尺,而在紐約都會(huì)區(qū)進(jìn)行戶外密集的城市模擬測試,所得到的結(jié)果是 約150公尺的非視距(NLOS)覆蓋,此展示有助毫米波移動(dòng)化的研發(fā)。
同步研發(fā)LTE演進(jìn)技術(shù) 以加速實(shí)現(xiàn)5G
除 了投入高頻頻段研發(fā)之外,現(xiàn)階段行動(dòng)通訊晶片業(yè)者也同時(shí)發(fā)展4G LTE、先進(jìn)長程演進(jìn)計(jì)畫(LTE-A)和Wi-Fi等技術(shù),將加強(qiáng)開拓載波聚合(CA)、非授權(quán)頻段的LTE(包括LTE-U、LAA和 MuLTEfire)、LTE/Wi-Fi鏈路聚合、LTE D2D/V2X、窄頻物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)及Wi-Fi 802.11ac/ad/ax等最新技術(shù),擴(kuò)展其性能以滿足5G愿景中所提及的應(yīng)用模式。
目前晶片商也積極開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。比方像高通已推出LTE調(diào)制解調(diào)器--MDM9207-1/MDM9206,為物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)日益增多的終端及系統(tǒng)提供可靠、優(yōu)化的蜂巢連接,藉以加速智慧儀表、安全保障、資產(chǎn)追蹤、穿戴式設(shè)備、銷售網(wǎng)點(diǎn)、工業(yè)自動(dòng)化及窄頻物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。
評(píng)論